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付先彪木虫 (正式写手)
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[交流]
你真的理解催化吗？催化概念辨析（转载自微信公众号催化开天地） 已有2人参与
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目前电催化和光催化是多相催化的两大研究领域，它们与传统的多相催化有和区别呢？有人质疑，按照催化剂的定义，催化剂在反应前后是没有消耗的，然而电催化和光催化在催化过程中消耗了电和光，是不是电催化和光催化是多相催化中的“异类”？回答这一问题，这就需要进行概念辨析，最重要的是搞清楚电和光在催化过程中究竟起什么作用？ 百度搜索的电催化定义为“电催化是使电极、电解质界面上的电荷转移加速反应的一种催化作用”，光催化定义为“光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用”，该定义中并未明确电和光的作用，通过该定义去理解电催化和光催化，难免会产生误解。实验中，电或光在电催化或光催化过程中确实被消耗了。而我们常常所说的“催化”一般是需要额外能量驱动的（最多的是热能），即要使催化剂起作用需要加热，但是我习惯称为“催化”，没有称之为“热催化”。催化剂确实可降低反应的活化能，注意是“降低”不是完全“消除”，因此催化过程中仍然需要一部分能量，只是反应条件的要求降低了，比如所需的温度、压力比没有催化作用时低。类比可知，电、光所起的作用和热是一样的，仅仅是催化剂的起作用的驱动力，当然在电或光催化过程中，也有温度的影响，姑且称作“混合驱动力”。由此可推断，但凡可提供能量的能量形式都可作为催化剂的驱动力，是不是存在“磁催化”和“超声催化”？ 看到这里，也许有人就会产生疑问，为什么在催化过程中需要驱动力？笔者认为驱动力有大作用：（1）如上提到，催化剂降低了反应的活化能，但是要发生反应仍然存在反应能垒，驱动力（热、光、电等）可为克服能垒提供能量；（2）驱动力是催化活性中心再生的“加速器”。一般从能量角度来说，催化剂的活性中心处于高能态，倾向于通过与反应物的结合来降低体系能量，如形成中间体。一旦形成了稳定的中间体，活性中心就失去了继续反应的能力。因此，需要驱动力（热、光、电、压力等）迅速打破这种稳定态，从而使体系再次回到高能态的活化态，使活性中心再生。催化剂活性中心的再生也可能与催化剂本身有关，无限长时间之后活性中心可能得到再生，外在的驱动力加速了活性中心再生的速度！以上仅为笔者所思所想，不妥之处，多多线下交流！  1 (3).jpg [ Last edited by 温心若水 on 2017-1-3 at 14:40 ] |
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2017-01-03 14:21:09, 350.95 K
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严格意义上讲，没有驱动力，就没有反应。不管热催化，电催化，光催化，反应温度都在0K以上，都有热的直接参与，传统催化如果没有热参与，是发生不了反应的。同理，新型催化如果没有驱动力（光或电）参与很多反应无法发生，这也是正常的。所以要发生反应驱动力是不可缺少的，催化剂是可有可无的。只有驱动力，没有催化剂时，只是反应速率慢而已，而催化剂的存在是提高速率的。欢迎讨论。 发自小木虫Android客户端 |
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